ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO
KINERJA DURABILITAS CAMPURAN BETON ASPAL DITINJAU DARI FAKTOR VARIASI SUHU PEMADATAN DAN LAMA PERENDAMAN Anas Tahir* dan Arief Setiawan *
Abstract
The Durability of asphalt concrete mixture have effect to the performance and road serviceability. High durability will indicate the road that it is more durability and have more resistance from water and weather effect. The objective of this research is to know the performance of asphalt concrete about durability with Marshall immersion modified and vary of compacting temperature. Marshall immersion modified that conducted is 1, 2, 4, 6 and 8 days. The compacting temperature from 90 oC, 100oC, 110oC and 130oC. To See the durability of asphalt concrete mixture is used retained strength index (IKS) , stability deformation index (IPS), the First Durability Index (IDP) and the second durability index (IDK). This research is conducted at transport and road laboratory Fakultas Teknik Universitas Tadulako. From this research indicated that the durability of asphalt concrete mixture still in specification of Bina Marga namely that the value of IKS is over 75%. High durability occurred on compacting temperature 120oC, with one day of saturating. The retained strength index (IKS) decrease with the increasing of saturated duration. The first Stability index, (IDP) would lost of strengthening except 4 days saturated. In generally, High Stability Deformation Index (IPS) occurred on compacting temperature 120oC. The second durability index on varying compacting temperature and varying of saturating in generally would lost of strengthening, except on four days saturated increase the strength about 3.4% or increase 56,57kg. Key word
: Durability, Asphalt concrete, Compacting temperature, Marshall immersion
Abstrak
Durabilitas campuran beton aspal mempunyai pengaruh terhadap kinerja dan umur layanan suatu jalan. Durabilitas yang tinggi memberikan indikasi bahwa jalan tersebut lebih awet dan mempunyai ketahanan dari pengaruh cuaca dan air. Penelitian ini bertujuan untuk mengatahui kinerja durabilitas campuran beton aspal dengan melakukan modifikasi rendaman Marshall dan variasi suhu pemadatan. Modifikasi rendaman Marshall yang dilakukan adalah 1, 2, 4, 6 dan 8 hari serta variasi suhu pemadatan dimulaidari 90oC, 100oC, 110oC, 120 oC dan 130oC. Untuk melihat kinerja durabilitas campuran beton aspal digunakan indikator Indeks Kekuatan Sisa (IKS), Indeks Penurunan Stabilitas, yaitu Indeks Durabilitas Pertama (IDP) dan Indeks Durabilitas Kedua (IDK). Penelitian ini dilakukan di laboratorium Transportasi dan Jalan Raya Fakultas Teknik Universitas Tadulako. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa durabilitas campuran beton aspal masih memenuhi persyaratan bina marga yaitu nilai IKS lebih besar 75%. Durabilitas tertinggi dicapai pada suhu pemadatan 120 oC dengan lama rendaman satu hari. Nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) menurun dengan meningkatnya durasi rendaman. Indeks Durabilitas Pertama (IDP) umumnya mengalami kehilangan kekuatan, kecuali pada rendaman 4 hari mengalami peingkatan kekuatan. Indeks Penururnan Stabilitas tertinggi terjadi pada suhu pemadatan 120oC. Indeks Durabilitas Kedua (IDK) pada berbagai suhu pemadatan dan variasi rendaman umumnya mengalami kehilangan kekuatan kecuali pada variasi redaman 4 hari justru terjadi penambahan kekuatan sebesar 3.4% atau naik sekitar 56,57 Kg. Kata kunci: Durabilitas, Beton Aspal, Suhu Pemadatan, Marshall Rendaman
1. Pendahuluan Perkerasan jalan di Indonesia umumnya mengalami kerusakan
sebelum mencapai umur rencana. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kerusakan jalan lebih
Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
awal (kerusakan dini) antara lain akibat pengaruh beban lalu lintas kendaraan yang berlebihan (over loading), temperatur (cuaca), air, dan konstruksi perkerasan yang kurang memenuhi persyaratan teknis. Pada saat musim hujan tiba, tidak sedikit jalan-jalan yang ada di Indonesia terendam oleh air akibat banjir. Hal ini dapat mempengaruhi kinerja perkerasan aspal khususnya masalah ketahanan atau keawetan jalan (durability). Indikasi awal yang dapat dijadikan sebagai hipotesis bahwa semakin lama perkerasan aspal terendam oleh air, maka sifat durabilitas suatu campuran aspal tersebut juga akan berkurang sehingga lambat laun perkerasan jalan akan lebih cepat getas (rapuh). Berkaitan sifat durabilitas campuran beton aspal, selain pengaruh air, faktor pemadatan juga mempunyai peran yang sangat penting terhadap kinerja beton aspal. Pada saat dilakukan suatu pemadatan, maka rongga antar butiran atau campuran menjadi kecil dan rapat sehingga diperoleh suatu lapisan kedap air. Hasil pemadatan yang optimal dapat tercapai jika pemadatan tersebut dilakukan pada suhu tertentu dan sesuai dengan spesifikasi. Terkadang proses yang terjadi di lapangan bahwa pada waktu pemadatan, kontrol terhadap suhu campuran kurang diperhatikan atau sengaja diabaikan oleh pihak kontraktor mengingat kerugian yang akan ditimbulkan. Pemadatan biasanya masih tetap dilakukan walaupun suhu campuran tersebut sudah tidak memenuhi spesifikasi sehingga tidak diperoleh kepadatan yang optimal. Hal ini disebabkan karena rongga antar butir atau campuran kurang padat dan rapat serta masih terdapat rongga (poripori). Bila rongga antara butiran dan rongga antar campuran tersebut kurang padat, maka pori-pori yang ada dalam campuran dapat dengan mudah dimasuki oleh air sehingga lapisan menjadi cepat getas (sifat durabilitasnya berkurang). 46
Salah satu parameter kinerja campuran beton aspal adalah ketahanan (durability) perkerasan akibat pengaruh cuaca dan air. Untuk mendapatkan durabilitas yang baik biasanya dibutuhkan kadar aspal yang tinggi. Walaupun dengan menggunakan kadar aspal yang tinggi tetapi bila jalan tersebut selalu terendam oleh air maka lambat laun jalan akan cepat mengalami kerusakan (getas) sebelum mencapai batas umur rencana. Kondisi jalan yang selalu terendam oleh air akan menurunkan sifat durabilitas lapisan perkerasan aspal. Hal ini menjadi lebih buruk lagi jika pada saat pemadatan tidak dilakukan pada suhu pemadatan yang standar. Akibatnya dapat menurunkan kinerja beton aspal seperti nilai stabilitas rendah, rongga antar butir atau campuran kurang padat dan sifat durabilitas jelek (buruk). Dari beberapa uraian permasalahan tersebut di atas, maka timbul pertanyaan-pertanyaan yang perlu untuk dijawab antara lain: 1) Berapa suhu pemadatan yang optimal dan lama modifikasi perendaman Marshall yang dapat menghasilkan sifat durabilitas campuran beton aspal yang masih sesuai dengan yang disyaratkan oleh Bina Marga? 2) Bagaimana hubungan antara suhu pemadatan dan lama perendaman terhadap kinerja durabilitas campuran beton aspal? Tujuan Penelitian yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah : 1) Untuk mengetahui suhu pemadatan yang optimal dan lama rendaman yang dapat menghasilkan kinerja durabilitas campuran yang masih memenuhi standar Bina Marga. 2) Untuk mengetahui hubungan antara variasi suhu pemadatan dan lama rendaman terhadap kinerja durabilitas campuran beton aspal Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai bahan referensi atau pertimbangan bagi pihak
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
terkait dalam masalah penanganan jalan pada kondisi jalan yang sering terendam 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Beton Aspal (Asphalt Concrete) Bina Marga (1983) memberikan definisi Beton Aspal (Asphalt Concrete) adalah campuran antar agregat bergradasi menerus dengan aspal yang dicampur, dihampar, dipadatkan secara panas pada suhu tertentu. Agregat yang digunakan adalah agregat kasar, agregat halus, dan filler yang bergradasi baik. Aspal yang digunakan umumnya adalah aspal keras dengan penetrasi 60/70 atau 80/100. Lapis aspal beton dimaksudkan untuk mendapatkan lapis permukaan atau lapis antara (binder) pada perkerasan jalan raya yang mampu memberikan sumbangan daya dukung yang terukur serta berfungsi sebagai lapis kedap air sehingga dapat melindungi lapisan konstruksi yang ada di bawahnya. Sifat campuran yang harus dimiliki dan merupakan persyaratan campuran lapis beton aspal dapat dilihat pada tabel 1. (Juklak LASTON, No.13/PT/B/1983 Gradasi agregat yang dipersyaratkan untuk jenis campuran beton aspal (Laston) dapat dilihat pada tabel 2. (Juklak LASTON, No.13/PT/B/1983)
2.2 Durabilitas Campuran Aspal Beton Salah satu karakteristik dari campuran beton aspal adalah durabilitas (durability). Sifat ini berhubungan dengan ketahanan suatu campuran dari penghancuran (disintegrasi) akibat pengaruh cuaca, air atau beban lalu lintas. Sifat durabilitas (keawetan atau daya tahan) pada lapis permukaan diperlukan untuk dapat menahan keausan yang terjadi akibat pengaruh cuaca, air dan perubahan suhu ataupun keausan yang diakibatkan oleh gesekan roda kendaraan. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi menurunnya sifat durabilitas suatu campuran (lapisan aspal) adalah air. Jika suatu lapisan aspal selalu terendam oleh air, maka sifat durabilitas campuran tersebut akan berkurang. Faktor lain yang juga dapat mempengaruhi sifat durabilitas campuran (aspal) adalah pemadatan. Untuk melihat potensi durabilitas yang diakibatkan oleh kedua faktor tersebut dapat diukur melalui suatu indeks durabilitas. Craus dkk (1981) menyatakan bahwa durabilitas adalah kemampuan campuran bitumen untuk terus menerus melawan pengaruh air dan suhu. Tingkat durabilitas suatu campuran digunakan parameter Indeks Kekuatan Sisa (IKS), Indeks Durabilitas Pertama (IDP) dan Indeks Durabilitas Kedua (IDK).
Tabel 1. Persyaratan Campuran Lapis Beton Aspal Lalu lintas Berat Lalu lintas Sedang Lalu lintas Ringan (2 x 75 (2 x 50 (2 x 35 Sifat Campuran Tumbukan) Tumbukan) Tumbukan) Min Maks Min Maks Min Maks Stabilitas (kg)
750
-
450
-
350
-
Kelelehan (mm)
2,0
4,0
2,0
4,5
2,0
5,0
Marshall Quotient (kg/mm) Rongga dalam campuran, VIM (%)
200
350
200
350
200
350
3
5
3
5
3
5
Rongga terisi aspal, VFB (%)
75
82
75
85
75
85
Indeks Perendaman (%)
75
-
75
-
75
-
47
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
Tabel 2. Tipe Gradasi Agregat untuk Desain Campuran Beton Aspal
2.3. Indeks Kekuatan Sisa (IKS) Indeks kekuatan diperoleh melalui pengujian terhadap sifat mekanik benda uji (stabilitas dan flow) yang dibagi dalam dua kelompok. 48
Kelompok pertama diuji stabilitas Marshall-nya setelah perendaman dalam air pada suhu 60 C selama waktu T1 dan kelompok kedua diuji setelah perendaman pada suhu 60 C
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
selama waktu T2 (HUNTER, 1994). Dari nilai stabilitas Marshall yang diperoleh pada kedua perendaman tersebut, ditentukan Indeks Kekuatan Sisa (IKS) Marshall dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (HUNTER, 1994) :
IKS
S2 x100% ……………….(1) S1
Di mana : S1 = nilai rata-rata stabilitas Marshall setelah perendaman selama T1 menit (Kg) S2 = nilai rata-rata stabilitas Marshall setelah perendaman selama T2 menit (Kg) IKS= Indeks Kekuatan Sisa (%) Nilai IKS yang disyaratkan oleh Bina Marga adalah minimum 75%. Nilai tersebut menandakan bahwa campuran aspal masih dianggap cukup tahan terhadap kerusakan yang ditimbulkan oleh pengaruh air. 2.4 Indeks Durabilitas Pertama (IDP) Indeks Durabilitas Pertama dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
S Si 1 r i i 0 t i 1 t i n -1
………..(2)
Di mana : r = Indeks Penurunan Stabilitas (%) Si+1 = Persentase kekuatan sisa pada waktu ti+1 Si = Persentase kekuatan sisa pada waktu ti ti , ti+1 = Periode perendaman (dimulai dari awal pengujian) Nilai ‘r’ yang positif mengindikasikan kehilangan kekuatan, sedangkan nilai ‘r’ negatif mengindikasikan adanya perolehan kekuatan
2.5 Indeks Durabilitas Kedua (IDK) Indeks Durabilitas Kedua dapat dihitung dengan menggunakan rumusan sebagai berikut :
a
1 n 1 n 1 ai (Si Si 1 )[2tn (ti ti 1 )] tn i 1 2tn i 0 ..........................................(3)
Di mana : Si+1 = prosentase kekuatan sisa pada waktu ti+1 Si = prosentase kekuatan sisa pada waktu ti ti , ti+1 = periode perendaman (dimulai dari awal pengujian) tn = total waktu perendaman Indeks durabilitas ini menggambarkan kehilangan kekuatan satu hari. Nilai ‘a’ positif menggambarkan kehilangan kekuatan, sedangkan nilai ‘a’ negatif merupakan pertambahan kekuatan. Berdasarkan definisi tersebut, maka nilai a < 100. Oleh karena itu, memungkinkan untuk menyatakan prosentase ekuivalen kekuatan sisa satu hari S a sebagai berikut :
Sa (100 a) …………………..(4) Nilai Indeks Durabilitas Kedua juga dapat dinyatakan dalam bentuk nilai absolut dari ekuivalen kehilangan kekuatan sebagai berikut :
A
a xS o ……………………..(5) 100
2.6 Kadar Aspal Optimum Kadar aspal ditentukan berdasarkan prosentase berat aspal terhadap berat campuran, yang besarnya berkisar 4-7%. Nilai perkiraan ini biasanya hanya digunakan sebagai petunjuk, sementara untuk menentukan kadar aspal optimum, dilakukan dengan melakukan perkiraan awal kadar aspal rancangan yang dapat diperoleh dari 49
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
rumus di bawah ini (R.Anwar Yamin, 2002). Pb 0.035 % CA 0.045 (% FA) 0.18 (% Filler ) Kons tan ta
.........................................(6) Di mana : Pb = Kadar Aspal CA = Agregat Kasar FA = Agregat Halus, Nilai konstanta sekitar 0.5 – 1.0 untuk Beton Aspal, dan 2.0 – 3.0 untuk HRS 3. Metode Penelitian 3.1 Penyiapan dan Karakteristik Bahan
Pengujian
Bahan-bahan campuran beraspal yang digunakan meliputi
agregat kasar yaitu agregat yang tertahan pada saringan no.4, agregat halus yaitu agregat yang lolos saringan no.4 dan tertahan saringan no.200, dan aspal AC penetrasi 60/70, serta filler dari abu batu untuk bahan campuran Lapis Aspal Beton (LASTON). Pengujian sifatsifat bahan mengikuti metode pengujian bahan yang telah umum digunakan, seperti American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), British Standard (BS) dan Standar Nasional Indonesia (SNI). Hasil-hasil pengujian menunjukkan bahwa bahan-bahan campuran memenuhi spesifikasi untuk digunakan sebagai bahan campuran beraspal.
Tabel 3. Spesifikasi Pemeriksaan Agregat dan Aspal-60/70 Metode No. Uraian Pengujian 1 2 3 Agregat Kasar 1. Gradasi SNI-1968-1990-F 2. Penyerapan air SNI-1969-1990-F 3. Berat Jenis Bulk SNI-1969-1990-F 4. Berat Jenis Apparent SNI-1969-1990-F 5. Berat Jenis Efektif SNI-1969-1990-F Kelekatan Aspal Terhadap 6. SNI 06-2439-1991 Agregat 7. Abrasi SNI 03 –2417-1991 8. Indeks Kepipihan BS-812 9. Indeks Kelonjongan BS-812 10. Angka Angularitas BS-812 11. Soundness AASHTO T-104 Agregat Halus 1. Gradasi SNI-1968-1990-F 2. Penyerapan Air SNI-1970-1990-F 3. Berat Jenis Bulk SNI-1970-1990-F 4. Berat Jenis Apparent SNI-1970-1990-F 5. Berat Jenis Efektif SNI-1970-1990-F Bahan Pengisi 1. Berat Jenis SNI 15-2531-1991 1 2 3 Aspal Pen 60/70 Penetrasi (25C, 5 detik, 100 1. SNI 06-2456-1991 gr)
50
4
Spesifikasi Min Max 5 6
% -
2.5 -
3 -
%
95
-
% % % %
-
25 18
% -
2.5 -
3 -
4
5
6
0.1 mm
60
79
Unit
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
Tabel 3. (lanjutan) No.
Uraian
1 2. 3.
2 Titik lembek (Ring and Ball) Titik Nyala (Clev.Open Cup) Kehilangan Berat (163C, 5 jam) Kelarutan Bahan Aspal (CCl4/CS2) Daktilitas (25C, 5 cm/mnt) Penetrasi Setelah Kehilangan Berat Daktilitas Setelah Kehilangan Berat Berat Jenis (25C)
4. 5. 6. 7. 8. 9.
Metode Pengujian 3 SNI 06-2434-1991 SNI 06-2433-1991
Unit 4 C C
Spesifikasi Min Max 5 6 48 58 200 -
SNI 06-2440-1991
% berat
-
0.8
AASHTO T-44
% berat
99
-
SNI 06-2432-1991
cm
-
100
SNI 06-2456-1991
% awal
54
-
SNI 06-2432-1991
cm
75
-
SNI 06-2441-1991
-
1
-
Tabel 4. Jumlah Benda Uji pada Modifikasi Perendaman Marshall Suhu Pemadatan Durasi Rendaman (hari) 90oC 100oC 110oC 120oC 130oC 0 3 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 6 3 3 3 3 3 8 3 3 3 3 3 Total Benda Uji
a
Jumlah Benda Uji 15 15 15 15 15 15 90
b c
d e g
f h
i
j
Keterangan Gambar: a, b = batas nilai stabilitas c,d = batas nilai kelelehan e, f = batas nilai VIM g,h = Batas nilai VFB i, j = Batas nilai MQ
KAO = (e % + h %) / 2 Gambar 1. Grafik Cara Penentuan nilai KAO 3.2 Pembuatan rancangan benda uji Rancangan benda uji yang akan dibuat didasarkan pada gradasi agregat campuran yang dipilih, yaitu
gradasi ideal Campuran No. IV Lapis Beton Aspal oleh Bina Marga. Jumlah rencana benda uji yang dibutuhkan dalam penelitian ini dapat dilihat pada tabel 4. 51
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
Kadar Aspal Optimum (KAO) dapat ditentukan dengan memvariasikan kadar aspal dari 4% - 7% dengan tingkat kenaikan 0,5 %. Beberapa parameter campuran yang dianjurkan oleh Bina Marga untuk dipenuhi dalam penentuan KAO adalah stabilitas, kelelehan (flow), Marshall Quotient (MQ), rongga udara dalam campuran (VIM) dan rongga terisi aspal (VFB). Penentuan nilai kadar aspal optimum campuran dapat diperoleh dari bantuan grafik batang dengan batas spesifikasi (Gambar 1). 3.3. Pengujian Benda Uji Setelah dilakukan perlakuan terhadap benda uji yaitu dengan
melakukan perendaman dengan lama rendam berturut-turut yaitu 0,1,2,4,6, dan 8 hari pada kondisi air normal, maka selanjutnya dilakukan pengujian dengan alat uji Marshall. Hasil pengujian dengan Marshall Test diperoleh nilai stabilitas, flow, Marshall Quotient (MQ), density, rongga dalam campuran (VIM), VFB serta tingkat durabilitas campuran yang dibandingkan terhadap spesifikasi Bina Marga. 3.4. Program Kerja Penelitian Agar penelitian ini bisa terlaksana dengan baik, maka disusun rencana program kerja seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Bagan Alir Penelitian 52
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
Gambar 2. Bagan Alir Penelitian (lanjutan)
4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Pemeriksaan Aspal dan Pengujian Agregat Berdasarkan hasil pemeriksaan aspal dan pengujian agregat yang telah dilakukan di laboratorium Transportasi dan Jalan Raya Fakultas Teknik dapat dilihat pada tabel 5. dan tabel 6 .
Dari hasil pemeriksaan Aspal AC 60/70 terlihat bahwa karakteristik aspal yang akan digunakan dalam penelitian ini masih memenuhi syarat dan sesuai dengan spesifikasi yang disyaratkan oleh Bina Marga Dari hasil nilai-nilai pemeriksaan dan pengujian tentang karakteristik dan sifat-sifata agregat yang digunakan dapat disimpulkan bahwa agregat 53
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
tersebut layak digunakan sebagai bahan perkerasan konstruksi jalan. 4.2. Kadar Aspal Optimum (KAO) Kadar Aspal Optimum diperoleh dengan menggunakan parameter dari hasil penguiian Marshall yaitu nilai-nilai stabilitas, kelelehan (flow), Marshall
Quotient (MQ), rongga udara dalam campuran (VIM) dan rongga terisi aspal (VFB). Untuk melihat grafik penentuan kadar aspal optimum (KAO) dapat terlihat pada Gambar 3.
Tabel.5. Hasil Pemeriksaan Aspal AC 60/70 No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Jenis Pemeriksaan Berat jenis Aspal Penetrasi (25C, 5 detik, 100 gr) Kehilangan Berat (163C, 5 jam) Titik lembek (Ring and Ball) Titik Nyala (Clev.Open Cup) Titik Bakar Daktilitas (25C, 5 cm/mnt)
Nilai 1.032 65.7 0.21 48 335 338 156.1
Satuan 0,1 mm Persen berat oC oC oC cm
Nilai
Satuan
21.929 2.68 2.70 2.73 0.70
% -
Tabel 6. Hasil Pemeriksaan dan Pengujian Agregat No. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4.
Jenis Pemeriksaan a. Agregat Kasar Abrasi Berat Jenis Bulk BJ.Ov Berat Jenis Bulk SSD Berat jenis Semu (BJ.App) Penyerapan air b. Agregat Halus Berat Jenis Bulk BJ.Ov Berat Jenis Bulk SSD Berat jenis Semu (BJ.App) Penyerapan air
2.57 2.61 2.67 1.49
Tabel 7. Hasil Pengujian Marshall untuk Penentuan KAO
54
%
%
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
KADAR ASPAL OPTIMUM VMA MQ Flow St abilit as VFB VIM Kepadat an
4.50
5.00 5.25.5.50
6.00 6.50 Kadar Aspal (%)
7.00
7.50
Gambar 3. Grafik Penentuan Kadar Aspal Optimum (KAO)
Hubungan Antara IKS dengan Lama Rendaman 120.00
Nilai IKS (%)
100.00 90oC
80.00
100oC
60.00
110oC
40.00
120oC
20.00
130oC
0.00 1
2
4
6
8
Lam a Rendam an (Hari)
Gambar 4, Grafik Hubungan antara IKS dengan Lama Rendaman
Dari hasil penentuan Kadar Aspal Optimum (KAO) diperoleh kadar aspal optimum 5.25% seperti terlihat pada gambar 3. Di dalam rancangan campuran (mix design) lebih lanjut digunakan kadar aspal optimum 5%. 4.3. Durabilitas Campuran Beton Aspall (Aspal Concrete) Untuk melihat tingkat kinerja durabilitas Beton Aspal digunakan beberapa indicator yaitu Indeks
Kekuatan Sisa (IKS), Indeks Penurunan Stabilitas (IPS) meliputi Indeks Durabilitas Pertaama (IDP) dan Indeks Durabilitas Kedua (IDK). Indeks Kekuatan Sisa (IKS) Dari hasil pengujian benda uji dengan menggunakan Alat Uji Marshall, untuk masing-masing suhu pemadatan (90oC,100 oC, 110 oC, 120 oC dan 130 oC) dan modifikasi rendaman Marshall (1, 2, 4, 6 dan 8 Hari) diperoleh Nilai 55
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
Indeks Kekuatan Sisa seperti pada Tabel 8. Pada tabel tersebut menunjukkan bahwa nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) untuk suhu pemadatan (90oC,100 oC, 110 oC, 120 oC dan 130 oC) dan modifikasi rendaman Marshall (1, 2, 4,
56
6 dan 8 Hari) memberikan hasil yang masih memenuhi syarat yang telah ditetapkan oleh Bina Marga yaitu minimal 75%. Namun pada rendaman 8 hari nilai IKS hampir memenuhi standar yang telah ditentukan oleh Bina Marga.
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
Dari tabel 8. juga menunjukkan adanya Nilai indeks kekuatan sisa (IKS) menurun seiring dengan meningkatnya durasi (lama) rendaman. Disamping itu, dapat pula dikatakan bahwa suhu pemadatan yang memberikan tingkat durabilitas yang tinggi adalah pada suhu pemadatan antara 110 - 120oC dengan lama rendaman 2 hari. Pada tabel tersebut juga terlihat bahwa semakin tinggi suhu pemadatan, nilai stabilitasnya juga meningkat. Namun belum diketahui pada suhu pemadatan berapa yang nilai stabilitas akan turun karena batas suhu pemadatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 130oC. Untuk melihat hubungan antara nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) dengan lama rendaman dapat terlihat pada Gambar 4. Dari gambar 4.. terlihat bahwa durabilitas campuran menurun seiring dengan meningkatnya lama rendaman. Pada suhu 100oC menunjukkan adanya perubahan kekuatan pada rendaman empat hari yaitu dengan medapat perolehan kekuatan. Nilai Indeks Kekuatan Sisa pada kondisi tersebut adalah paling
besar yaitu 102,77% dengan lama rendaman empat hari. Untuk melihat hubungan antara suhu pemadatan dengan indeks kekuatan sisa (IKS) dapat terlihat pada Gambar 5. Dari Gambar 5. .terlihat bahwa nilai indeks kekuatan sisa (IKS untuk masing-masing suhu pemadatan cenderung turun pada suhu 100oC dan naik hingga suhu 120oC. Indeks Kekuatan Sisa tertinggi dicapai pada suhu pemadatan 120oC dengan lama rendaman satu hari. Sehingga makin lama campuran terendam menunjukkan adanay penurunan durabilitas. Indeks Durabilitas Pertama (IDP) Selaian Indeks Kekuatan Sisa, Indeks Penurunan Stabilitas juga dapat digunakan untuk mengukur kinerja durabilitas campuran beton aspal. Indeks Penuruanan stabilitas dapat digambarkan oleh Indeks Durabilitas Pertama (IDP) dan Indeks Durabilitas Kedua (IDK). Dari hasil penelitian ini, nilai Indeks Durabilitas Pertama (IDP) dapat terlihat pada tabel 9.
120.00
Nilai IKS (%)
100.00 80.00
IKS 1 hari
60.00
IKS 2 Hari IKS 4 hari
40.00
IKS 6 Hari 20.00
IKS 8 Hari
0.00 90
100
110
120
130
Suhu Pem adatan (oC)
Gambar. 5. Grafik Hubungan Nilai IKS dan Suhu Pemadatan
57
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
Tabel 9. Indeks Durabilitas Pertama (IDP)
Tabel 10. Hubungan Lama Rendaman dan Suhu Pemadatan No 1 2 3 4 5
Lama
Stabilitas
Rendaman
Awal (So)
90oC
100oC
110oC
120oC
130oC
(hari)
(kg)
1 2 4 6 8 Total
590.66 779.50 852.69 1061.70 1246.85
r (%) -0.26 0.38 -0.10 0.30 0.32 0.63
r (%) 0.35 -0.30 0.38 0.42 0.85 1.70
r (%) 0.28 0.45 -0.13 0.50 1.10 2.20
r (%) 0.52 0.49 -0.07 0.36 1.30 2.60
r (%) 0.50 0.25 -0.15 0.23 0.82 0.50
Suhu Pemadatan
Pada rendaman empat hari terjadi perolehan kekuatan yang ditunjukkan oleh nilai ‘r’ yang negatif sebesar 0.08% yaitu kekuatan bertambah sebesar 1.48 kg. Jika dilihat untuk semua suhu pemadatan, pada rendaman satu hari terjadi pengurangan kekuatan sebesar 15.40 kg, rendaman dua hari 12,02 kg, rendaman empat hari mengalami perolehan kekuatan 1.48 kg dan rendaman 6 hari kehilangan kekuatan 15.97 kg. Untuk melihat bagaimana hubungan antara suhu pemadatan dengan lama rendaman terhadap Indeks Penurunan Stabilitas (r) dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. menunjukkan bahwa kehilangan kekuatan terjadi pada semua suhu pemadatan. Hal ini ditandai oleh nilai indeks penurunan (r) yang bernilai positif. Suhu pemadatan 120oC adalah suhu 58
pemadatan yang tingkat kehilangan kekuatannya terbesar yaitu 2.6% dari stabilitas awal dan kehilangan kekuatan terkecil terjadi pada suhu pemadatan 13°C sebesar 0,50%. Indeks Durabilitas Kedua (IDK) Indikator lain yang digunakan untuk melihat tingkat durabilitas campuran aspal beton adalah nilai indeks durabilitas kedua (IDK). Nilai durabilitas ini menggambarkan kehilangan kekuatan satu hari. Nilai indeks durabilitas kedua (IDK) diberi simbol ’a’. jika nilai a positif berarti campuran beton aspal mengalami kehilangan kekuatan. Hasil pengujian campuran beton aspal dengan alat uji Marshall dapat terlihat pada Tabel 11 dan Tabel 12. Pada peninjauan untuk semua suhu pemadatan terlihat rendaman 4 hari terjadi peningkatan kekuatan
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
sebesar 3,4% atau penambahan stabilitas sebesar 56,57 kg. Untuk variasi rendaman selain rendaman 4 hari, pada umumnya campuran beton aspal
mengalami kehilangan kekuatan yang ditandai oleh indeks durabilitas yang bernilai positif.
59
Jurnal SMARTek, Vol. 7, No. 1, Pebruari 2009: 45 - 61
Berdasarkan Tabel 12 terlihat bahwa nilai Indeks Durabilitas Kedua bertambah berarti durabilitas campuran beton aspal menurun seiring dengan bertambahnya waktu durasi rendaman. Namun Pada suhu 130oC, terjadi penurunan nilai indeks durabilitas berarti terjadi penambahan kekuatan campuran. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1) Durabilitas campuran aspal beton yang dihasilkan masih memenuhi standar bina marga yaitu lebih besar 75%, namun pada rendaman 8 hari umumnya tidak memenuhi standar. 2) Suhu pemadatan optimal yang menghasilkan tingkat durabilitas tertinggi terjadi pada suhu 120oC dengan lama rendaman satu hari. 3) Nilai Indeks Kekuatan Sisa menurun seiring bertambahnya durasi rendaman 4) Nilai Indeks Kekuatan Sisa (IKS) tertinggi terjadi pada suhu pemadatan 100oC dengan lama rendaman 4 hari 5) Nilai Indeks Durabilitas Pertama (IDP) untuk berbagai suhu pemadatan dan lama rendaman umumnya mengalami kehilangan kekuatan kecuali lama rendaman 4 hari mengalami perolehan kekuatan. 6) Indeks Penururnan Stabilitas tertnggi terjadi pada suhu pemadatan 120oC. 7) Pada setiap Suhu pemadatan dengan lama rendaman yang dimodifikasi umunya mengalami kehilangan kekuatan dengan kehilangan kekuatan tertinggi terjadi pada suhu Pemadatan 120oC . 8) Indeks Durabilitas Kedua (IDK) pada berbagai suhu pemadatan mengalami kehilangan kekuatan kecuali pada redaman 4 hari justru terjadi penambahan kekuatan sebesar 3.4% atau naik sekitar 56,57 Kg. 60
5.2 Saran Beberapa saran yang perlu diperhatikan sehubungan dengan penelitian ini adalah :’ 1) Perlu dilakukan simulasi antara rendaman dan pengeringaan (rendaman berulang. 2) Perlu dilakukan kalibrasi alat Marshall yang digunakan karena adanya data-data yang cukup bias untuk benda uji yang sama dan perilaku yang sama. 3) Sebaiknya suhu pemadatan perlu dinaikkan untuk melihat kinerja durabilitas campuran beton aspal terkait dengan modifikasi rendaman.Marshall. 6. Daftar Pustaka -------------, 1983, Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton (LASTON) No.13/PT/B/1983, Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. -------------, 1983, Asphalt Technology and Construction’, Education Series N0.1 (ES-1), Second Edition, The Asphalt Institute, Maryland, USA. -------------, 1987, Petunjuk Pelaksanaan Lapis Aspal Beton (LASTON) untuk Jalan Raya SKBI-2.4.26.1987, Bina Marga, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. -------------, 1996, Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction, Second Edition, NAPA Research and Education Foundation Lanham, Maryland, USA. AASHTO, 1993, Guide for Design of Pavement Structures, Published by the American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C, Bhattacharya G.K dan Richard A Johnson, 1977, Statistical Concept and Methods, John Wiley & Sons, Canada
Kinerja Durabilitas Campuran Beton Aspal Ditinjau dari Faktor Variasi Suhu Pemadatan dan Lama Perendaman (Anas Tahir dan Arief Setiawan)
Hunter, R.N., 1994, Bituminous Mixtures in Road Construction, Thomas Telford, London. Mulyono, A.T dan R Yuliandi. 2001, Pengaruh Peningkatan Jumlah Tumbukan dan Lama Perendaman terhadap Durabilitas Campuran Beton Aspal Pada Target Gradasi B1,B2 dan C1, TA, JTS.FT–UGM, Yogyakarta. Ramli M.I. 2001, Pengaruh Penguapan– Pengembunan Berulang Terhadap Durabilitas Campuran Butonite Mastic Asphal, Tesis Magister, Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung Sukirman,S, 1995, Jalan Ray’, Bandung
Perkerasan Lentur Penerbit NOVA,
61